源:JNA調用DLL
介紹 給大家介紹一個最新的訪問本機代碼的Java框架—JNA。
JNA(Java Native Access)框架是一個開源的Java框架,是SUN公司主導開發的,建立在經典的JNI的基礎之上的一個框架。
JNA項目地址:https://jna.dev.java.net/
非常強大、易用,功能上類似與.NET的P/Invoke。
不堪回首的JNI 我們知道,使用JNI調用.dll/.so共享類庫是非常非常麻煩和痛苦的。
如果有一個現有的.dll/.so文件,如果使用JNI技術調用,我們首先需要另外使用C語言寫一個.dll/.so共享庫,使用SUN規定的數據結構替代C語言的數據結構,調用已有的 dll/so中公布的函數。
然后再在Java中載入這個適配器dll/so,再編寫Java native函數作為dll中函數的代理。
經過2個繁瑣的步驟才能在Java中調用本地代碼。
因此,很少有Java程序員願意編寫調用dll/.so庫中的原生函數的java程序。這也使Java語言在客戶端上乏善可陳。可以說JNI是Java的一大弱點!
.NET平台上強大的P/Invoke 而在.NET平台上,強大的P/Invoke技術使我們Java程序員非常羡慕。使用P/Invoke技術,只需要使用編寫一個.NET函數,再加上一個聲明的標注,就可以直接調用dll中的函數。
不需要你再使用C語言編寫dll來適配。
不遜於P/Invoke的JNA 現在,不需要再羡慕.NET的P/Invoke機制了。JNA把對dll/.so共享庫的調用減少到了和P/Invoke相同的程度。
使用JNA,不需要再編寫適配用的.dll/.so,只需要在Java中編寫一個接口和一些代碼,作為.dll/.so的代理,就可以在Java程序中調用dll/so。
JNA快速啟動
現在讓我們直接進入JNA的世界。
你只需要下載一個jar包,就可以使用JNA的強大功能方便地調用動態鏈接庫中的C函數。
1,下載jna.jar。
在這里http://cloud.github.com/downloads/twall/jna/jna.jar
2,現在你已經可以使用JNA了。
為了方便你參考JNA的java類庫,我制作了《JNA3.09API參考手冊》,是CHM格式的。你可以到這里下載 http://download.csdn.net/source/900438
JNA例子
例子1 現在讓我們運行一個JNA程序,感受它的強大威力。
1,在Java項目中引入jna.jar包。
2,創建一個類:
import com.sun.jna.Library; import com.sun.jna.Native; import com.sun.jna.Platform; /** Simple example of native library declaration and usage. */ public class HelloWorld { public interface CLibrary extends Library { CLibrary INSTANCE = (CLibrary) Native.loadLibrary((Platform.isWindows() ? "msvcrt" : "c"), CLibrary.class); void printf(String format, Object... args); } public static void main(String[] args) { CLibrary.INSTANCE.printf("Hello, World\n"); for (int i=0;i < args.length;i++) { CLibrary.INSTANCE.printf("Argument %d: %s\n", i, args[i]); } } }
3,執行,可以看到控制台中打印出了
Hello, World
但是,請注意,這個程序實際上是使用msvcrt.dll這個C運行時庫中的printf函數打印出上面這些字符的。
看,多簡單,不需要寫一行C代碼,就可以直接在Java中調用外部動態鏈接庫中的函數!
例子2
上面那個例子使用了操作系統自帶的動態鏈接庫,現在我們再自己寫一個動態鏈接庫試試。
1,在VS中選擇C++語言,然后選擇創建一個Win32程序。 選擇dll類型。
2,發布的C函數是:
#define MYLIBAPI extern "C" __declspec( dllexport ) MYLIBAPI void say(wchar_t* pValue);
這個函數的實現是:
void say(wchar_t* pValue){ std::wcout.imbue(std::locale("chs")); std::wcout<<L"上帝說:"<<pValue<<std::endl; }
它需要傳入一個Unicode編碼的字符數組。然后在控制台上打印出一段中文字符。
3,生成dll。然后把生成的dll文件復制到Eclipse項目中,放在項目下面。
4,在Eclipse中編寫以下代碼:
import com.sun.jna.Library; import com.sun.jna.Native; import com.sun.jna.WString; /** * @author 沈東良 Edward Shen shendl_s@hotmail.com * 2008-11-23 下午05:07:14 *TestDll1.dll */ public class TestDll1Service { public interface TestDll1 extends Library { /** * 當前路徑是在項目下,而不是bin輸出目錄下。 */ TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1.class); public void say(WString value); } /** * */ public TestDll1Service() { // TODO Auto-generated constructor stub } /** * @param args */ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub TestDll1.INSTANCE.say(new WString("Hello World!")); System.out.println("HHEEH我我們無法萬惡"); } }
5,執行這個Java類。可以看到控制台下如下輸出:
上帝說:Hello World!
HHEEH我我們無法萬惡
6,上面一行是C語言使用C++的std::wcout輸出的。
下面一行是Java語言輸出的。
DLL位置:
方式一:把所有動態庫拷貝到system32目錄 方式二:String path = ESAMServer.class.getResource("/").getPath()+"/dll";
System.load(path+"/MyNative.dll"); NativeLibrary.addSearchPath("MyNative.dll", path);
JNA技術解密 JNA工作原理 JNA是建立在JNI技術基礎之上的一個Java類庫,它使您可以方便地使用java直接訪問動態鏈接庫中的函數。
原來使用JNI,你必須手工用C寫一個動態鏈接庫,在C語言中映射Java的數據類型。
JNA中,它提供了一個動態的C語言編寫的轉發器,可以自動實現Java和C的數據類型映射。你不再需要編寫C動態鏈接庫。
當然,這也意味着,使用JNA技術比使用JNI技術調用動態鏈接庫會有些微的性能損失。可能速度會降低幾倍。但影響不大。
JNA技術難點
1,當前路徑是在項目下,而不是bin輸出目錄下。
2,數據結構的對應關系:
Java—C和操作系統數據類型的對應表 Java Type C Type Native Representation
boolean int 32-bit integer (customizable)
byte char 8-bit integer
char wchar_t platform-dependent
short short 16-bit integer
int int 32-bit integer
long long long, __int64 64-bit integer
float float 32-bit floating point
double double 64-bit floating point
Buffer Pointer pointer platform-dependent (32- or 64-bit pointer to memory)
<T>[] (array of primitive type) pointer array 32- or 64-bit pointer to memory (argument/return) contiguous memory (struct member)
除了上面的類型,JNA還支持常見的數據類型的映射。
String char* NUL-terminated array (native encoding or jna.encoding)
WString wchar_t* NUL-terminated array (unicode)
String[] char** NULL-terminated array of C strings
WString[] wchar_t** NULL-terminated array of wide C strings
Structure struct* struct pointer to struct (argument or return) (or explicitly) struct by value (member of struct) (or explicitly)
Union union same as Structure
Structure[] struct[] array of structs, contiguous in memory
Callback <T> (*fp)() function pointer (Java or native)
NativeMapped varies depends on definition
NativeLong long platform-dependent (32- or 64-bit integer)
PointerType pointer same as Pointer
JNA編程過程
JNA把一個dll/.so文件看做是一個Java接口。
Dll是C函數的集合、容器,這正和接口的概念吻合。
我們定義這樣一個接口,
public interface TestDll1 extends Library {
/**
* 當前路徑是在項目下,而不是bin輸出目錄下。
*/
TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1.class);
public void say(WString value);
}
如果dll是以stdcall方式輸出函數,那么就繼承StdCallLibrary。否則就繼承默認的Library接口。
接口內部需要一個公共靜態常量:instance。
TestDll1 INSTANCE = (TestDll1)Native.loadLibrary("TestDll1", TestDll1.class);
通過這個常量,就可以獲得這個接口的實例,從而使用接口的方法。也就是調用外部dll的函數!
注意:
1,Native.loadLibrary()函數有2個參數:
1,dll或者.so文件的名字,但不帶后綴名。這符合JNI的規范,因為帶了后綴名就不可以跨操作系統平台了。
搜索dll的路徑是:
1)項目的根路徑
2)操作系統的全局路徑、
3)path指定的路徑。
2,第二個參數是本接口的Class類型。
JNA通過這個Class類型,根據指定的dll/.so文件,動態創建接口的實例。
2,接口中你只需要定義你需要的函數或者公共變量,不需要的可以不定義。
public void say(WString value);
參數和返回值的類型,應該和dll中的C函數的類型一致。
這是JNA,甚至所有跨平台調用的難點。
這里,C語言的函數參數是:wchar_t*。
JNA中對應的Java類型是WStirng。
所有跨平台、跨語言調用的難點 有過跨語言、跨平台開發的程序員都知道,跨平台、語言調用的難點,就是不同語言之間數據類型不一致造成的問題。絕大部分跨平台調用的失敗,都是這個問題造成的。
關於這一點,不論何種語言,何種技術方案,都無法解決這個問題。
這需要程序員的仔細開發和設計。這是程序員的責任。
常見的跨平台調用有: 1,Java調用C語言編寫的dll、.so動態鏈接庫中的函數。
2,.NET通過P/Invoke調用C語言編寫的dll、.so動態鏈接庫中的函數。
3,通過WEBService,在C,C++,Java,.NET等種種語言間調用。
WebService傳遞的是xml格式的數據。
即使是強大的P/Invoke或者WebService,在遇到復雜的數據類型和大數據量的傳遞時,還是會碰到很大的困難。
因為,一種語言的復雜的數據類型,很難用另一種語言來表示。這就是跨平台調用問題的本質。 如,WEBService調用中,很多語言,如Java,.NET都有自動實現的Java/.NET類型和XML類型之間的映射的類庫或者工具。
但是,在現實的編程環境中,如果類型非常復雜,那么這些自動轉換工具常常力不從心。
要么Object-XML映射錯誤。
要么映射掉大量的內存。
因此,我個人對這些Object-XML映射框架相當不感冒。
我現在使用WEBService,都是直接手工使用xml處理工具提取xml中的數據構建對象。或者反過來,手工根據Object中的屬性值構建xml數據。
Java和C語言之間的調用問題,也是如此。
Java要調用C語言的函數,那么就必須嚴格按照C語言要求的內存數量提供Java格式的數據。要用Java的數據類型完美模擬C語言的數據類型。
JNA已經提供了大量的類型匹配C語言的數據類型。
跨平台、跨語言調用的第一原則:就是盡量使用基本、簡單的數據類型,盡量少跨語言、平台傳遞數據! 只有你才能拯救你自己。
如果在你的程序中,有復雜的數據類型和龐大的跨平台數據傳遞。那么你必須另外寫一些Façade接口,把需要傳遞的數據類型簡化,把需要傳遞的數據量簡化。
否則,不論是實現的難度還是程序的性能都很難提高。
JNI還是不能廢 我們已經見識了JNA的強大。JNI和它相比是多么的簡陋啊!
但是,有些需求還是必須求助於JNI。
JNA是建立在JNI技術基礎之上的一個框架。
使用JNI技術,不僅可以實現Java訪問C函數,也可以實現C語言調用Java代碼。
而JNA只能實現Java訪問C函數,作為一個Java框架,自然不能實現C語言調用Java代碼。此時,你還是需要使用JNI技術。
JNI是JNA的基礎。是Java和C互操作的技術基礎。
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